Y型坡口TIG打底焊熔孔视觉检测及熔孔状态预测
发布时间：2021-01-20 12:20
熔孔现象存在于打底焊中,是电弧充分熔化根部间隙的两侧坡口,在熔池前端形成一个宽度略大于根部间隙的半开放性孔洞,它的存在有利于直接观测到打底焊的熔透情况。经验丰富的焊工通过观测熔孔形态,实时调整焊枪姿态、焊接手法,控制熔孔形态,达到获得优质焊缝的目的。利用视觉传感器拍摄焊接区图像,对图像进行处理,可以获得丰富的熔孔动态信息,进而研究熔孔的动态行为,为实现单面焊双面成形打底焊的实时控制奠定基础。本文搭建了以焊接系统、双CMOS视觉检测系统和电机控制系统为核心的TIG焊试验平台。视觉检测系统控制两台CMOS相机同步拍摄TIG打底焊过程正背面熔孔图像。电机控制系统可以在线调节焊接速度和送丝速度等工艺参数。针对已采集的熔孔图像,分析了熔孔图像中不同区域灰度分布特征。基于溶孔边缘、间隙边缘和电弧区域分布特点,采用MATLAB工具箱设计了一套相适应的图像处理算法,获得了完整的熔孔-间隙边缘。依据小孔成像原理,标定了两台CMOS相机标定参数,设计了熔孔特征参数提取算法。开展恒定工艺参数6mm低碳钢TIG打底焊试验,研究了熔孔行为特征和其机理。研究发现,熔孔形成条件受填充金属量和电弧热-力影响,填充金属...
【文章来源】： 曹玉 山东大学
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１受控脉冲穿孔的焊接电流波形［１３］??Ｚｈａｎｇ［Ｗ等人发现在等离子弧焊中，高能量密度的等离子弧作用在熔池，熔??
?山东大学硕士学位论文???示。基于此原理，Ｚｈａｎｇ等人设计了在工件正面接受等离子体电压的传感器。天??津大学胡绳荪教授课题组在此方面上也有深入的研宄，并依据等离子弧焊中??等离子云和尾焰的现象，利用等离子体鞘层理论分析了尾焰电压和等离子云电压??的本质ｔ１９］。但基于电信号的检测方法，易受焊接电源的质量、电网波动情况等因??素干扰，导致测量精度较低。??＿ｆ：．－??图１－２等离子弧焊中等离子体形态［１４］?（（ａ）未穿孔；（ｂ）穿孔）??（２）基于声信号检测??在穿孔焊接过程中，受到电弧冲击作用的熔池会持续产生振荡，不同状态下??的熔池，其发声频率也大不相同。王耀文［２（）］等人从焊缝正面检测了变厚度工件等??离子弧焊穿孔过程，发现在小孔过渡、穿孔和未穿孔阶段，声音的低频分量有明??显差异，声压幅值随时间的变化如图１－３所示。但目前基于电弧声信号的研宄仅限??于实验阶段，并且在时域中直接提取熔池穿孔状态的信号存在一定困难。??电弧，焊接方向??＾?°??５?丨未穿孔阶段过渡阶段?穿孔阶段?１过渡阶段??＾?５「??田—５ｌ?．?ｉ?，?Ｉ?Ｉ?＜?．?，?｜??０?２?４?６?８?ｌ〇?１２?１４?１６?１８??之１「??＾???????妒?０?１??ｇｇ?－ｉｌ?．????＃０２４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８??时间＊／ｓ??图１－３等离子弧焊接过程中声压幅值随时间的变化【２（）］??３??
?山东大学硕士学位论文???示。基于此原理，Ｚｈａｎｇ等人设计了在工件正面接受等离子体电压的传感器。天??津大学胡绳荪教授课题组在此方面上也有深入的研宄，并依据等离子弧焊中??等离子云和尾焰的现象，利用等离子体鞘层理论分析了尾焰电压和等离子云电压??的本质ｔ１９］。但基于电信号的检测方法，易受焊接电源的质量、电网波动情况等因??素干扰，导致测量精度较低。??＿ｆ：．－??图１－２等离子弧焊中等离子体形态［１４］?（（ａ）未穿孔；（ｂ）穿孔）??（２）基于声信号检测??在穿孔焊接过程中，受到电弧冲击作用的熔池会持续产生振荡，不同状态下??的熔池，其发声频率也大不相同。王耀文［２（）］等人从焊缝正面检测了变厚度工件等??离子弧焊穿孔过程，发现在小孔过渡、穿孔和未穿孔阶段，声音的低频分量有明??显差异，声压幅值随时间的变化如图１－３所示。但目前基于电弧声信号的研宄仅限??于实验阶段，并且在时域中直接提取熔池穿孔状态的信号存在一定困难。??电弧，焊接方向??＾?°??５?丨未穿孔阶段过渡阶段?穿孔阶段?１过渡阶段??＾?５「??田—５ｌ?．?ｉ?，?Ｉ?Ｉ?＜?．?，?｜??０?２?４?６?８?ｌ〇?１２?１４?１６?１８??之１「??＾???????妒?０?１??ｇｇ?－ｉｌ?．????＃０２４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８??时间＊／ｓ??图１－３等离子弧焊接过程中声压幅值随时间的变化【２（）］??３??
本文编号：2989033
【文章来源】： 曹玉 山东大学
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１受控脉冲穿孔的焊接电流波形［１３］??Ｚｈａｎｇ［Ｗ等人发现在等离子弧焊中，高能量密度的等离子弧作用在熔池，熔??
?山东大学硕士学位论文???示。基于此原理，Ｚｈａｎｇ等人设计了在工件正面接受等离子体电压的传感器。天??津大学胡绳荪教授课题组在此方面上也有深入的研宄，并依据等离子弧焊中??等离子云和尾焰的现象，利用等离子体鞘层理论分析了尾焰电压和等离子云电压??的本质ｔ１９］。但基于电信号的检测方法，易受焊接电源的质量、电网波动情况等因??素干扰，导致测量精度较低。??＿ｆ：．－??图１－２等离子弧焊中等离子体形态［１４］?（（ａ）未穿孔；（ｂ）穿孔）??（２）基于声信号检测??在穿孔焊接过程中，受到电弧冲击作用的熔池会持续产生振荡，不同状态下??的熔池，其发声频率也大不相同。王耀文［２（）］等人从焊缝正面检测了变厚度工件等??离子弧焊穿孔过程，发现在小孔过渡、穿孔和未穿孔阶段，声音的低频分量有明??显差异，声压幅值随时间的变化如图１－３所示。但目前基于电弧声信号的研宄仅限??于实验阶段，并且在时域中直接提取熔池穿孔状态的信号存在一定困难。??电弧，焊接方向??＾?°??５?丨未穿孔阶段过渡阶段?穿孔阶段?１过渡阶段??＾?５「??田—５ｌ?．?ｉ?，?Ｉ?Ｉ?＜?．?，?｜??０?２?４?６?８?ｌ〇?１２?１４?１６?１８??之１「??＾???????妒?０?１??ｇｇ?－ｉｌ?．????＃０２４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８??时间＊／ｓ??图１－３等离子弧焊接过程中声压幅值随时间的变化【２（）］??３??
?山东大学硕士学位论文???示。基于此原理，Ｚｈａｎｇ等人设计了在工件正面接受等离子体电压的传感器。天??津大学胡绳荪教授课题组在此方面上也有深入的研宄，并依据等离子弧焊中??等离子云和尾焰的现象，利用等离子体鞘层理论分析了尾焰电压和等离子云电压??的本质ｔ１９］。但基于电信号的检测方法，易受焊接电源的质量、电网波动情况等因??素干扰，导致测量精度较低。??＿ｆ：．－??图１－２等离子弧焊中等离子体形态［１４］?（（ａ）未穿孔；（ｂ）穿孔）??（２）基于声信号检测??在穿孔焊接过程中，受到电弧冲击作用的熔池会持续产生振荡，不同状态下??的熔池，其发声频率也大不相同。王耀文［２（）］等人从焊缝正面检测了变厚度工件等??离子弧焊穿孔过程，发现在小孔过渡、穿孔和未穿孔阶段，声音的低频分量有明??显差异，声压幅值随时间的变化如图１－３所示。但目前基于电弧声信号的研宄仅限??于实验阶段，并且在时域中直接提取熔池穿孔状态的信号存在一定困难。??电弧，焊接方向??＾?°??５?丨未穿孔阶段过渡阶段?穿孔阶段?１过渡阶段??＾?５「??田—５ｌ?．?ｉ?，?Ｉ?Ｉ?＜?．?，?｜??０?２?４?６?８?ｌ〇?１２?１４?１６?１８??之１「??＾???????妒?０?１??ｇｇ?－ｉｌ?．????＃０２４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８??时间＊／ｓ??图１－３等离子弧焊接过程中声压幅值随时间的变化【２（）］??３??
本文编号：2989033
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/2989033.html
